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摘 要

液化石油气球罐作为一个在化工，医疗，冶金，军事等各个行业中应用十分广泛的存储容器，主要承载介质为液化石油气，液氧，液化天然气，液氮，也可存储压缩气体(空气，氧气，氮气等)，在国内外有大量成熟的设计案例。本次设计主要针对的存储介质为液化石油气，球罐设计容积为2000立方米，通过参阅相关的设计准则以及标准，对球罐结构，强度等方面进行设计。并辅以软件AutoCAD进行图纸的绘制。以GB12337-2014和GB150-2011为设计，制造，检验标准，对液化石油气球罐进行结构设计，强度校核，并最终完成2000m³液化石油气球罐的设计。

关键词：球罐 液化石油气 强度校核 设计

Design of 2000m³ LPG spherical tank

Abstract

The liquid petroleum gas spherical tank is a widely used storage container which can be found in industry, medicine, metallurgy, military, etc. And it mainly store like the liquid petroleum gas, liquid oxygen, liquid nature gas, liquid nitrogen, and it also can store compressed gas (air, oxygen, nitrogen, etc.). It has a large number of mature design case not only in china but also in abroad. The mainly storage of this design is liquid petroleum gas, and its design capacity is 2000 cubic meters. By referring relevant design standards and criteria, This spherical tank was designed in structure and strength. With the help of the AutoCAD, finishing the drawing part. Using GB12337-2011 and GB150-2011 as the design and checking standard. I design the structure, check the strength, and finally finish this design properly.

Key words: spherical tank; LPG; strength check; design

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 概论 4

1.1 球罐的历史与发展 4

1.2 球罐的分类 4

1.2.1 按储藏温度 4

1.2.2 按结构形式分类 4

1.4 课题设计参数 4

1.5 课题任务 4

第二章 材料选用 6

2.1球罐的选材准则 6

2.1.1钢材的力学性能 6

2.1.2 钢材的经济性 6

2.2 壳用钢板的选材 6

2.3 锻件用钢 7

2.4 其他部件的选材 7

第三章 结构设计 8

3.1 球壳的结构设计 8

3.1.1 球瓣尺寸计算 8

3.2坡口设计 13

3.3支座结构设计 14

3.3.1 支座型式的选用 14

3.3.2 赤道正切式支柱结构设计 14

3.3.3 支柱与球壳板的连接 14

3.3.4 支柱防火结构 14

3.3.5 支柱其他要求 14

3.3.6 拉杆设计 14

3.4 人孔设计 15

3.5 接管设计 15

3.6 附件设计 16

3.6.1 梯子平台 16

3.6.2 水喷淋装置 16

3.6.3 压力表 16

3.6.4 安全阀 16

3.6.5 隔热设施 16

第四章 工厂制造及现场组装 17

4.1 球壳板制造 17

4.1.1 原材料检验 17

4.1.2瓣片的成形 17

4.1.3球壳板坡口 17

4.2 组装方法 17

第五章 焊接及其热处理 18

5.1 焊接方法 18

5.2 焊接工艺的确定 18

5.3 焊后热处理 18

第六章 无损检测 18

第七章 强度设计 19

7.1设计条件 19

7.2球壳厚度计算 20

7.3 球罐质量计算 20

7.4 地震载荷计算 21

7.4.1自振周期 21

7.4.2 地震力 21

7.5 风载荷计算 21

7.6 弯矩计算 22

7.7 支柱计算 22

7.7.1 支柱载荷： 22

7.7.2 支柱 22

7.8支柱底板 23

7.8.1 直径的计算 23

7.9 拉杆计算 23

7.9.1 螺纹小径 23

7.9.2 拉杆连接部位的计算 23

第八章 结论 25

参考文献 26

第一章 概论

1.1 球罐的历史与发展

二十世纪三十年代，仅有少数国家能够掌握球罐的制造，制造的也多为小型低压球罐，这种铆接结构的球罐不仅废料费工，而且密闭性差，制造也相对困难，这个行业也极难有所发展。

二十世纪四十年代。焊接技术得到了发展，过去铆接的球罐改用焊接制造，因此世界各国都制造出了一些容量大，承压高的球形储罐。

二十世纪六十年代至今，世界工业制造水平大幅度提高。球罐的容积最大已达到40000立方米，设计温度达到零下250摄氏度，并且还有更多的特种储罐被制造出来。

未来，压力容器将向着容积大型化，制造材料复合化，制造自动化的方向发展。

1.2 球罐的分类

1.2.1 按储藏温度

常温球罐设计温度为零下二十摄氏度以上，低温球罐设计温度为零下二十度到零下一百度，深冷球罐设计温度在零下一百摄氏度以下。

1.2.2 按结构形式分类

按照球罐形状可分为球形，水滴形，椭球形或几种混合的形式^[9]。其中球形储罐还可以根据分瓣方式分为足球瓣式、橘瓣式、混合式^[9]。

1.4 课题设计参数

本次设计的储罐为球形储罐，介质为丙烷，介质特性为易爆，工作温度介于-10℃至40℃之间，设计温度介于-19℃与50℃之间，设计压力1.77MPa，厂地土类别II级，地震设防烈度7级。

1.5 课题任务

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